Sebastiano Raiz è vincitore del Premio Nazionale Marcello Conversi 2024, conferito dalla Commissione Scientifica Nazionale I dell’INFN per la miglior tesi di dottorato di fisica sperimentale delle particelle.

Sebastiano ha conseguito nel 2024 il dottorato in fisica al Dipartimento di Fisica dell’Università di Trieste, dove si è anche laureato nel 2020. Supportato dal Dipartimento e dalla Sezione INFN di Trieste, ha condotto la sua ricerca di dottorato nell’esperimento Belle II all'acceleratore SuperKEKB del laboratorio giapponese KEK, con la supervisione di Diego Tonelli (INFN).

Il lavoro consiste nella misura delle proprietà del decadimento B⁰ → π⁰π⁰ del mesone “bottom" neutro B⁰ in due pioni neutri π⁰, che a loro volta decadono in coppie di fotoni. Il mesone B⁰ è uno stato legato del quark d, che compone l’ordinaria materia nucleare, e del suo partner b, mille volte più massivo. I suoi decadimenti offrono numerosi e potenti strumenti di esplorazione delle interazioni dei quark. In particolare, la probabilità del decadimento B⁰ → π⁰π⁰ , e la sua differenza tra decadimenti di particella o antiparticella, forniscono importanti informazioni su un parametro fondamentale della teoria corrente che vincola le trasformazioni tra quark, e su possibili estensioni della teoria stessa.

L’esperimento Belle II è oggi l’unico che può misurare queste proprietà — un obbiettivo ambizioso, perché solo un B⁰ ogni milione decade in π⁰π⁰  ed identificarlo richiede la ricostruzione dei fotoni, meno precisa di quella di particelle cariche e disturbata da processi di fondo più abbondanti.

Sviluppando reti neurali e modelli statistici avanzati per la selezione del segnale e la sua separazione dai fondi, Sebastiano ha ricostruito 125 decadimenti B⁰ → π⁰π⁰  a partire da 400 milioni di mesoni bottom neutri prodotti dal 2019 al 2022 in collisioni elettrone-positrone a 10.58 GeV. I risultati hanno precisione comparabile o superiore ai migliori disponibili, basati peraltro su quantità maggiori di dati. 

Il lavoro (https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.111.L071102) offre un contributo prezioso alla nostra comprensione della materia e delle forze al livello più elementare, ed è pubblicato su una delle riviste più rilevanti del settore.

Attualmente Sebastiano Raiz sta proseguendo la sua ricerca nell'esperimento Belle II come ricercatore post-dottorato del laboratorio DESY di Amburgo. A Trieste, studenti, dottorandi e ricercatori continuano lo studio di questi ed altri processi.

Il premio è intitolato alla memoria di Marcello Conversi; con Ettore Pancini e Oreste Piccioni, Conversi condusse, a Roma negli anni ’40, un esperimento fondamentale per la scoperta del muone e che molti identificano con l'origine della moderna fisica sperimentale delle particelle. Il premio è assegnato annualmente dal 2008 e Sebastiano Raiz è il primo dottorando di Trieste ad averlo ricevuto; gli è stato consegnato alla riunione della Commissione Scientifica Nazionale I dell’INFN lo scorso 7 maggio a Pisa.

Nella foto: Cerimonia di conferimento: Sebastiano Raiz, a destra, accanto a Roberto Tenchini dell'INFN di Pisa, Presidente della Commissione Scientifica Nazionale I al centro, e Giulio Umoret, co-premiato dell'INFN Torino, a sinistra.

In Figura: Differenza tra energia del mesone B⁰ attesa e misurata per candidati B⁰ → π⁰π⁰ ricostruiti dall’esperimento Belle II. I decadimenti cercati (verde) si accumulano intorno allo zero, separati dal fondo di decadimenti in altre particelle (viola) e sovrapposti alla distribuzione quasi uniforme del fondo da combinazioni casuali di coppie di π⁰ (arancio).